(57)【要約】【課題】  集積度を維持しつつ、エレクトロマイグレーション耐性およびストレスマイグレーション耐性が優れ、高信頼性を有する金属薄膜および多層配線の形成方法ならびにそのような金属薄膜および多層配線を備えた薄膜基板を提供する。【解決手段】  基板１上に金属薄膜３および熱エネルギーを吸収する熱吸収層４を形成し、熱吸収層４に対して第１のパルスレーザビームＥ１を照射することにより金属薄膜３に対して第１の加熱処理を施して再結晶化し、熱吸収層４を所定の形状にパターニングして基板全面に対してさらに第２のパルスレーザビームＥ２を照射することにより、金属薄膜３に対して高温領域および低温領域を有する選択的な温度分布で第２の加熱処理を施し、低温領域を核として、金属薄膜３を面内において熱吸収層４の形状に基づいた態様で再結晶化するようにしたので、粒界３重点が存在しにくい金属配線を形成することができる。【選択図】  図８
2006012975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に熱エネルギーを吸収する熱吸収層を形成する工程と、
前記熱吸収層に対して第１のパルスレーザビームを照射することにより前記金属薄膜に対して第１の加熱処理を施し、前記金属薄膜を再結晶化する工程と、
前記熱吸収層を所定の形状にパターニングする工程と、
基板全面に対してさらに第２のパルスレーザビームを照射することにより、前記金属薄膜に対して高温領域および前記高温領域よりも低い温度の低温領域を有する選択的な温度分布で第２の加熱処理を施し、前記低温領域を核として、前記金属薄膜を面内方向に再結晶化する工程とを含む
ことを特徴とする金属薄膜の形成方法。
【請求項２】
前記基板と前記金属薄膜との間に絶縁層を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記基板の耐熱温度に応じて、前記絶縁層の厚さを設定する
ことを特徴とする請求項２に記載の金属薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記基板を、ガラス材料またはプラスチック材料により形成する
ことを特徴とする請求項２に記載の金属薄膜の形成方法。
【請求項５】
前記熱吸収層のバンドギャップをＥｇ［ｅＶ］、前記第１のパルスレーザビームの波長をλ１［ｎｍ］、前記第２のパルスレーザビームの波長をλ２［ｎｍ］としたとき、
Ｅｇ、λ１およびλ２は、数１および数２の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
【数１】
2006012975.tif 000007
【数２】
2006012975.tif 000008
【請求項６】
前記第１のパルスレーザビームおよび前記第２のパルスレーザビームの少なくとも一方をエキシマレーザにより照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
【請求項７】
前記金属薄膜の厚さに応じて、前記第１のパルスレーザビームおよび前記第２のパルスレーザビームのパルス幅または照射回数を設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
【請求項８】
前記金属薄膜を、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびケイ素（Ｓｉ）のうちの少なくとも１種からなる材料により形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の金属薄膜の形成方法。
【請求項９】
基板上に、第１の金属薄膜を形成する工程と、
前記第１の金属薄膜上に熱エネルギーを吸収する第１の熱吸収層を形成する工程と、
前記第１の熱吸収層に対して第１のパルスレーザビームを照射することにより前記第１の金属薄膜に対して第１の加熱処理を施し、前記第１の金属薄膜を再結晶化する工程と、
前記第１の熱吸収層上に第２の絶縁層を形成する工程と、
前記第１の熱吸収層および前記第２の絶縁層をパターニングして電気的接続部を形成する工程と、
前記第２の絶縁層上に第２の金属薄膜を形成し、前記電気的接続部を介して前記第１の金属薄膜との間を電気的に接続する工程と、
前記第２の金属薄膜上に熱エネルギーを吸収する第２の熱吸収層を形成する工程と、
前記第２の熱吸収層に対して第２のパルスレーザビームを照射することにより前記第２の金属薄膜および前記電気的接続部に対して第２の加熱処理を施し、前記第１の金属薄膜において前記電気的接続部と接した領域を核として、前記第２の金属薄膜を再結晶化する工程とを含む
ことを特徴とする多層配線の形成方法。
【請求項１０】
前記第１の熱吸収層を形成する工程と前記第１の金属薄膜を面内方向に再結晶化する工程との間に、前記第１の熱吸収層を所定の形状にパターニングする工程を含み、
前記第１のパルスレーザビームをさらに基板全面に対して照射することにより、前記第１の金属薄膜に対して高温領域および前記高温領域よりも低い温度の低温領域を有する選択的な温度分布で第３の加熱処理を施し、前記低温領域を核として、前記第１の金属薄膜を面内方向に再結晶化する
ことを特徴とする請求項９に記載の多層配線の形成方法。
【請求項１１】
前記基板と前記第１の金属薄膜との間に第１の絶縁層を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項９に記載の多層配線の形成方法。
【請求項１２】
前記基板の耐熱温度に応じて、前記第１の絶縁層の厚さを設定する
ことを特徴とする請求項１１に記載の多層配線の形成方法。
【請求項１３】
前記基板を、ガラス材料またはプラスチック材料により形成する
ことを特徴とする請求項１１に記載の多層配線の形成方法。
【請求項１４】
前記第１の熱吸収層のバンドギャップをＥｇ１［ｅＶ］、前記第２の熱吸収層のバンドギャップをＥｇ２［ｅＶ］、前記第１のパルスレーザビームの波長をλ１［ｎｍ］、前記第２のパルスレーザビームの波長をλ２［ｎｍ］としたとき、
Ｅｇ１、Ｅｇ２、λ１およびλ２は、数３および数４の関係を満たす
ことを特徴とする請求項９に記載の多層配線の形成方法。
【数３】
2006012975.tif 000009
【数４】
2006012975.tif 000010
【請求項１５】
前記第１のパルスレーザビームおよび前記第２のパルスレーザビームの少なくとも一方をエキシマレーザにより照射する
ことを特徴とする請求項９に記載の多層配線の形成方法。
【請求項１６】
前記第１の金属薄膜および前記第２の金属薄膜の厚さに応じて、前記第１のパルスレーザビームおよび前記第２のパルスレーザビームのパルス幅または照射回数を設定する
ことを特徴とする請求項９に記載の多層配線の形成方法。
【請求項１７】
前記第１の金属薄膜および前記第２の金属薄膜を、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびケイ素（Ｓｉ）のうちの少なくとも１種からなる材料により形成する
ことを特徴とする請求項９に記載の多層配線の形成方法。
【請求項１８】
ガラス材料またはプラスチック材料により形成された基板と、
前記基板上に絶縁層を間にして形成されると共にパルスレーザビームによる加熱処理により再結晶化された金属薄膜と、
前記金属薄膜上に形成された熱吸収層と
を備えたことを特徴とする薄膜基板。
【請求項１９】
前記基板の耐熱温度に応じて、前記絶縁層の厚さが設定されている
ことを特徴とする請求項１８に記載の薄膜基板。
【請求項２０】
前記熱吸収層のバンドギャップをＥｇ［ｅＶ］、前記パルスレーザビームの波長をλ［ｎｍ］としたとき、
Ｅｇおよびλは、数５の関係を満たすように設定されている
ことを特徴とする請求項１８に記載の薄膜基板。
【数５】
2006012975.tif 000011
【請求項２１】
前記金属薄膜が、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびケイ素（Ｓｉ）のうちの少なくとも１種からなる材料により形成されている
ことを特徴とする請求項１８に記載の薄膜基板。
【請求項２２】
ガラス材料またはプラスチック材料により形成された基板と、
前記基板上に絶縁層を間にして形成されると共に加熱処理により再結晶化された金属薄膜とを備え、
前記金属薄膜は、開口を有する熱吸収層を介してパルスレーザビームが照射されることにより加熱されたものであり、その表面の前記開口に対応した位置に前記熱吸収層を剥離した際に生じた凹部を有する
ことを特徴とする薄膜基板。
【請求項２３】
前記基板の耐熱温度に応じて、前記絶縁層の厚さが設定されている
ことを特徴とする請求項２２に記載の薄膜基板。
【請求項２４】
前記金属薄膜が、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびケイ素（Ｓｉ）のうちの少なくとも１種からなる材料により形成されている
ことを特徴とする請求項２２に記載の薄膜基板。
【請求項２５】
ガラス材料またはプラスチック材料により形成された基板と、
前記基板上に第１の絶縁層を間にして形成されると共に第１のパルスレーザビームによる第１の加熱処理により再結晶化された第１の金属薄膜と、
前記第１の金属薄膜上に第２の絶縁層を間にして形成されると共に第２のパルスレーザビームによる第２の加熱処理により再結晶化された第２の金属薄膜と、
前記第２の絶縁層に設けられ、前記第１の金属薄膜と前記第２の金属薄膜とを電気的に接続させる電気的接続部と、
前記第１の金属薄膜と前記第２の絶縁層との間、および前記第２の金属薄膜上の少なくとも一方に形成された熱吸収層と
を備えたことを特徴とする薄膜基板。
【請求項２６】
前記基板の耐熱温度に応じて、前記第１の絶縁層の厚さが設定されている
ことを特徴とする請求項２５に記載の薄膜基板。
【請求項２７】
前記第１の金属薄膜と前記第２の絶縁層との間に形成された熱吸収層のバンドギャップをＥｇ１［ｅＶ］、前記第２の金属薄膜上に形成された熱吸収層のバンドギャップをＥｇ２［ｅＶ］、前記第１のパルスレーザビームの波長をλ１［ｎｍ］、前記第２のパルスレーザビームの波長をλ２［ｎｍ］としたとき、
Ｅｇ１、Ｅｇ２、λ１およびλ２は、数６および数７の関係を満たすように設定されている
ことを特徴とする請求項２５に記載の薄膜基板。
【数６】
2006012975.tif 000012
【数７】
2006012975.tif 000013
【請求項２８】
前記第１の金属薄膜および前記第２の金属薄膜が、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）およびケイ素（Ｓｉ）のうちの少なくとも１種からなる材料により形成されている
ことを特徴とする請求項２５に記載の薄膜基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属薄膜および多層配線の形成方法ならびに薄膜基板に係わり、特に、エレクトロマイグレーション耐性およびストレスマイグレーション耐性が優れ、高信頼性を有する金属薄膜および多層配線の形成方法ならびにそのような金属薄膜および多層配線を備えた薄膜基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アルミニウム（Ａｌ）は、低抵抗であること、および表示装置や半導体装置などの製造プロセスとの親和性から、これらの装置において主に配線材料として広く用いられている。
【０００３】
しかし、Ａｌ配線には、電流を流し続けることにより配線自身が破断にまで至ってしまうエレクトロマイグレーション（ＥＭ；Electro Migration）という現象が存在し、問題となっている。このＥＭは金属原子の拡散現象によるものであり、主に金属原子が粒界３重点を起点として粒界および表面を拡散することにより生じる。
【０００４】
また、このＥＭは多層配線における配線間の接続孔（ビアホール）においても発生し、やはり問題となっている。さらに、この多層配線における配線間のビアホールにおいては、ＥＭの他に、製膜時の残留応力を起因とする原子の移動から生じるストレスマイグレーション（ＳＭ；Stress Migration）という現象も存在し、ＥＭ同様に問題となっている。
【０００５】
また、ＬＳＩ（Large Scale Integration）の分野などにおいて、Ａｌ以外の金属を配線材料として適用する試みがなされ、実際に銅（Ｃｕ）配線においてそのＥＭ耐性が向上している。しかし、Ｃｕ配線を適用するには大幅なプロセス変更が必要となり、ＬＳＩ以外の分野で適用するのは一般的ではない。そのうえＣｕ配線の場合でも、ビアホールにおいてＥＭが発生する場合もあり、問題となっている。
【０００６】
これらＥＭおよびＳＭは、配線やビアホールの信頼性問題に直結するため、その対策として様々な技術が検討されている。
【０００７】
例えば、非特許文献１には、Ａｌに対する固溶度が低く、粒界に偏析を起こす元素（Ｃｕ、ケイ素（Ｓｉ）など）をＡｌに添加し、Ａｌの粒界拡散を抑える技術が開示されている。この技術は、現在最も広く利用されているものである。
【０００８】
また、非特許文献２には、バリアメタルとして使用される窒化チタン（ＴｉＮ）やタンタル（Ｔａ）−Ａｌ合金などの層上にＡｌ膜を形成することにより、配向性のよいＡｌ｛１１１｝結晶を得る技術が開示されている。
【０００９】
また、非特許文献３および４には、上記のようにＥＭの主要因となっている粒界３重点
を配線部分から除いた形状（バンブー粒界）を作成し、Ａｌ配線のＥＭ耐性を向上させる技術が開示されている。
【非特許文献１】根本剛直、他１名，「エージング処理によるＣｕ添加Ａｌ配線の信頼性向上」，セミコンダクタ・ワールド（Semiconductor World），プレスジャーナル，１９９４年，１２月号，ｐ．１６４−１６８
【非特許文献２】豊田啓、他４名，「超高配向化による信頼性向上」，セミコンダクタ・ワールド（Semiconductor World），プレスジャーナル，１９９４年，１２月号，ｐ．１５８−１６２
【非特許文献３】川ノ上孝（T.Kawanoue）、他３名，「エレクトロマイグレーション−インデュース・ボイド・グロース・イン・バンブー・ストラクチャ（Electromigration-induced void growth in bamboo structures）」，ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス（Journal of Applied Physics），アメリカン・インスティテュート・オブ・フィジクス（American Institute of Physics），１９９３年１０月１日，第７４巻，第７号，ｐ．４４２３−４４２９
【非特許文献４】大西隆，「半導体デバイスにおけるＡｌ配線技術の課題と将来動向」，まてりあ，日本金属学会，１９９４年，第３３巻，第６号，ｐ．７５５−７５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これらの技術はいずれもその製造工程において高温の熱プロセスが必要となる。よって、例えば基板がガラス材料やプラスチック材料などから形成されている場合、これらの基板は耐熱温度がＳｉ基板などと比べて低いためこれらの技術を利用することはできない（ガラス基板の耐熱温度は、一般に５００度程度である。また、プラスチック基板の場合、基板の耐熱温度を考慮すると、一般的には２００度以下の熱プロセスであることが望ましい。）。よって、表示装置や半導体装置などにおいて基板がこれらの材料から形成されている場合、結局上記のような高温の熱プロセスを必要とする技術を利用できず、配線やビアホールにおいて信頼性問題が生じる恐れがある。
【００１１】
さらに、配線幅は通常、信頼性を確保するための許容電力量から決定されるが、配線のＥＭ耐性を向上させることができない場合には配線幅を大きくしなければならず、結果として装置の集積度を上げることが困難である。
【００１２】
さらにまた、多層配線におけるビアホールおいても、前述のＳＭ耐性を向上させて信頼性を確保するため、通常は残留応力が減少するようにビアホール周囲に傾斜部を形成した構造となっている。よって、やはり結果として配線部分の面積が大きくなってしまい、装置の集積度を上げることが困難である。
【００１３】
このように、従来の技術では、ガラス材料やプラスチック材料などからなる基板において、集積度を維持しつつ、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性が優れ、高信頼性を有する金属薄膜および多層配線を形成することが困難であった。
【００１４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、基板の材料によらずにかつ集積度を維持しつつ、ＥＭ耐性が優れ、高信頼性を有する金属薄膜および多層配線の形成方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的は、ガラス材料またはプラスチック材料からなる基板上に、集積度を維持すると共にＥＭ耐性およびＳＭ耐性が優れ、高信頼性を有する金属薄膜および多層配線を備えた薄膜基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による金属薄膜の形成方法は、以下の工程（Ａ）〜（Ｅ）を含むものである。
（Ａ）基板上に、金属薄膜を形成する工程
（Ｂ）金属薄膜上に熱エネルギーを吸収する熱吸収層を形成する工程
（Ｃ）熱吸収層に対して第１のパルスレーザビームを照射することにより金属薄膜に対して第１の加熱処理を施し、金属薄膜を再結晶化する工程
（Ｄ）熱吸収層を所定の形状にパターニングする工程
（Ｅ）基板全面に対してさらに第２のパルスレーザビームを照射することにより、金属薄膜に対して高温領域および高温領域よりも低い温度の低温領域を有する選択的な温度分布で第２の加熱処理を施し、低温領域を核として、金属薄膜を面内方向に再結晶化する工程
この場合において、基板と金属薄膜との間に絶縁層を形成する工程を含むようにするのが好ましい。
【００１７】
本発明による多層配線の形成方法は、以下の工程（Ａ）〜（Ｇ）を含むものである。
（Ａ）基板上に、第１の金属薄膜を形成する工程
（Ｂ）第１の金属薄膜上に熱エネルギーを吸収する第１の熱吸収層を形成する工程
（Ｃ）第１の熱吸収層に対して第１のパルスレーザビームを照射することにより第１の金属薄膜に対して第１の加熱処理を施し、第１の金属薄膜を再結晶化する工程
（Ｃ）第１の熱吸収層上に第２の絶縁層を形成する工程
（Ｄ）第１の熱吸収層および第２の絶縁層をパターニングして電気的接続部を形成する工程
（Ｅ）第２の絶縁層上に第２の金属薄膜を形成し、電気的接続部を介して第１の金属薄膜との間を電気的に接続する工程
（Ｆ）第２の金属薄膜上に熱エネルギーを吸収する第２の熱吸収層を形成する工程
（Ｇ）第２の熱吸収層に対して第２のパルスレーザビームを照射することにより第２の金属薄膜および電気的接続部に対して第２の加熱処理を施し、第１の金属薄膜において電気的接続部と接した領域を核として、第２の金属薄膜を再結晶化する工程
この場合において、基板と第１の金属薄膜との間に第１の絶縁層を形成する工程を含むようにするのが好ましい。
【００１８】
本発明による第１の薄膜基板は、以下の構成要件（Ａ）〜（Ｃ）を備えたものである。
（Ａ）ガラス材料またはプラスチック材料により形成された基板
（Ｂ）基板上に絶縁層を間にして形成されると共にパルスレーザビームによる加熱処理により再結晶化された金属薄膜
（Ｃ）金属薄膜上に形成された熱吸収層
【００１９】
本発明による第２の薄膜基板は、以下の構成要件（Ａ）〜（Ｃ）を備えたものである。
（Ａ）ガラス材料またはプラスチック材料により形成された基板
（Ｂ）基板上に絶縁層を間にして形成されると共に加熱処理により再結晶化された金属薄膜
（Ｃ）金属薄膜は、開口を有する熱吸収層を介してパルスレーザビームが照射されることにより加熱されたものであり、その表面の開口に対応した位置に熱吸収層を剥離した際に生じた凹部を有すること
【００２０】
本発明による第３の薄膜基板は、以下の構成要件（Ａ）〜（Ｅ）を備えたものである。
（Ａ）ガラス材料またはプラスチック材料により形成された基板
（Ｂ）基板上に第１の絶縁層を間にして形成されると共に第１のパルスレーザビームによる第１の加熱処理により再結晶化された第１の金属薄膜
（Ｃ）第１の金属薄膜上に第２の絶縁層を間にして形成されると共に第２のパルスレーザビームによる第２の加熱処理により再結晶化された第２の金属薄膜
（Ｄ）第２の絶縁層に設けられ、第１の金属薄膜と第２の金属薄膜とを電気的に接続させる電気的接続部
（Ｅ）第１の金属薄膜と第２の絶縁層との間、および第２の金属薄膜上の少なくとも一方に形成された熱吸収層
【００２１】
本発明による金属薄膜の形成方法では、金属薄膜上に熱吸収層を形成すると共に第１の加熱処理を施すことで、熱吸収層を介して金属薄膜が加熱され、金属薄膜中の結晶が再結晶化される。さらに、熱吸収層を所定の形状にパターニングすると共に高温領域と低温領域とを有する選択的な温度分布で第２の加熱処理を施すことで、再結晶化された金属薄膜の結晶うち、低温領域における結晶を核としてさらに面内方向に再結晶化され、熱吸収層の形状に基づいた態様で結晶成長した金属薄膜の結晶が得られる。さらに、基板と金属薄膜との間に絶縁層を形成するようにした場合には、第１および第２の加熱処理により熱吸収層から金属薄膜に伝播した熱エネルギーのうち、基板に対して伝播する熱エネルギーが抑制される。
【００２２】
本発明による多層配線の形成方法では、第１の金属薄膜上に第１の熱吸収層を形成すると共に第１の加熱処理を施すことで、第１の熱吸収層を介して第１の金属薄膜が加熱され、第１の金属薄膜中の結晶が再結晶化される。さらに、電気的接続部を介して第１の金属薄膜と第２の金属薄膜とを電気的に接続すると共に第２の加熱処理を施すことで、再結晶化された第１の金属薄膜の結晶のうち電気的接続部と接した領域を核として第２の金属薄膜中の結晶が再結晶化され、電気的接続部の形状に基づいた態様で結晶成長した第２の金属薄膜の結晶が得られる。さらに、基板と第１の金属薄膜との間に第１の絶縁層を形成するようにした場合には、第１または第２の加熱処理により第１または第２の熱吸収層から第１の金属薄膜に伝播した熱エネルギーのうち、基板に対して伝播する熱エネルギーが抑制される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の金属薄膜の形成方法によれば、金属薄膜上に熱吸収層を形成すると共に第１の加熱処理を施し、さらに熱吸収層を所定の形状にパターニングすると共に高温領域と低温領域とを有する選択的な温度分布で第２の加熱処理を施すようにしたので、選択的に形成された熱吸収層の形状に基づいた態様で、集積度を維持しつつ、ＥＭ耐性が優れ、高信頼性を有する金属薄膜を形成することが可能となる。特に、基板と金属薄膜との間に絶縁層を形成するようにした場合には、基板の材料によらず、例えばガラス材料やプラスチック材料などからなる基板においてでも、上記のような金属薄膜を形成することが可能となる。
【００２４】
本発明の多層配線の形成方法によれば、第１の金属薄膜上に第１の熱吸収層を形成すると共に第１の加熱処理を施し、さらに電気的接続部を介して第１の金属薄膜と第２の金属薄膜とを電気的に接続すると共に第２の加熱処理を施すようにしたので、選択的に形成された電気的接続部の形状に基づいた態様で、集積度を維持しつつ、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性が優れ、高信頼性を有する多層配線を形成することが可能となる。特に、基板と第１の金属薄膜との間に第１の絶縁層を形成するようにした場合には、基板の材料によらず、例えばガラス材料やプラスチック材料などからなる基板においてでも、上記のような多層配線を形成することが可能となる。
【００２５】
本発明の第１および第２の薄膜基板によれば、基板と金属薄膜との間に絶縁層を設け、熱吸収層を介した加熱により再結晶化された金属薄膜を有するように構成したので、ガラス材料またはプラスチック材料からなる基板上に、集積度を維持しつつ、ＥＭ耐性が優れ、高信頼性を有する金属薄膜を備えた薄膜基板を得ることが可能となる。
【００２６】
本発明の第３の薄膜基板によれば、基板と第１の金属薄膜との間に第１の絶縁層を設け、それぞれ再結晶化された第１および第２の金属薄膜からなる多層配線間を電気的に接続する電気的接続部を有するように構成したので、ガラス材料またはプラスチック材料からなる基板上に、集積度を維持しつつ、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性が優れ、高信頼性を有する多層配線を備えた薄膜基板を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
［第１の実施の形態］
図１ないし図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る金属薄膜の形成方法を説明するための図である。
【００２９】
まず、図１（Ａ）に示したように、Ｓｉやガラス材料、プラスチック材料などから形成された基板１の表面上に絶縁層２を形成する。絶縁層２は、例えば厚さが１００ｎｍのシリコン酸化物（ＳｉＯX）を、例えば化学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）法またはスパッタリング法により形成する。
【００３０】
続いて、図１（Ｂ）に示したように、絶縁層２上に金属薄膜３を形成する。金属薄膜３は、例えば厚さが１００ｎｍ〜１ｕｍ程度のアルミニウム（Ａｌ）を、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成する。この金属薄膜３は、Ａｌの他に、例えばＣｕ、またはＡｌにＳｉやＣｕを付加したＡｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金なども適用可能である。
【００３１】
続いて、図１（Ｃ）に示したように、金属薄膜３上に熱エネルギーを吸収する性質を有する熱吸収層４を形成する。熱吸収層４は、例えば厚さが５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の二酸化チタン（ＴｉＯ2）を、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成する。この熱吸収層４は、ＴｉＯ2の他に、例えばＳｉＯXや酸化窒化チタン（ＴｉＯＮ）などの絶縁性材料も適用可能である。さらに後述するように、熱吸収層４のバンドギャップと、熱エネルギー源として使用するパルスレーザビームの波長とがある一定の関係を満たせば、熱吸収層４として様々な材料を適用することが可能である。
【００３２】
続いて、図２に示したように、熱吸収層４に対して第１のパルスレーザビームＥ１を複数回照射することにより、金属薄膜３に対して第１の加熱処理を施す。この第１の加熱処理では、例えば第１のパルスレーザとしてＸｅＣｌエキシマレーザ（波長＝３０８ｎｍ）を用い、例えばパルス幅を１５０ｎｓで熱吸収層４の表面に対して複数回照射する。このパルスレーザビームＥ１は、熱吸収層４の表面に対して一様に照射するため、面ビームとする。
【００３３】
ここで、熱吸収層４のバンドギャップと第１のパルスレーザビームＥ１の波長との関係について説明する。まず、熱吸収層４のバンドギャップをＥｇ［ｅＶ］、第１のパルスレーザビームの波長をλ１［ｎｍ］としたとき、Ｅｇおよびλ１は、数１の関係を満たす。
【００３４】
【数１】
2006012975.tif 000003
【００３５】
つまり言い換えれば、数１の関係を満たすようにすれば、熱吸収層４および第１のパルスレーザとして、様々な材料およびレーザを適用することが可能である。例えばＸｅＣｌエキシマレーザの場合、上記のようにλ１＝３０８ｎｍであるので、バンドギャップＥｇが約４．０ｅＶ以下である半導体および絶縁体を使用することができる。例えば、ＴｉＯ2はバンドギャップＥｇ＝３．２〜３．４ｅＶ程度であるので、ＸｅＣｌエキシマレーザを適用することが可能である。
【００３６】
また、Ａｌ配線の場合（金属薄膜３がＡｌの場合）、一般に寸法精度向上のため、配線上に反射防止膜を形成することが多い。一般的にこの反射防止膜は、Ｔｉ系の酸化物または窒化物により形成される。これらＴｉ系の酸化物または窒化物は、いずれもバンドギャップＥｇが４．０ｅＶ未満であるので数１を満たし、新規の材料系を適用することなく、そのまま熱吸収層４として適用することが可能となる。また、一般的に層間絶縁層などとして使用されているＳｉＯXおよびシリコン窒化物（ＳｉＮ）なども、バンドギャップＥｇはそれぞれ、約３．０ｅＶおよび約３．３ｅＶなので、熱吸収層４として適用することが可能である。なお、例えばＣｕ配線などの場合にも、熱吸収層４として同様の材料を適用することが可能である。
【００３７】
また、逆に例えばバンドギャップＥｇ＝３．５ｅＶの熱エネルギーが必要な場合、数１により、λ１が約３５４ｎｍ以下であるレーザを適用することができる。また、熱吸収層４として、アモルファス−シリコン（ａ−Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの半導体を用いた場合には、バンドギャップＥｇが絶縁体に比べて小さい（それぞれ、約１．１ｅＶ，約１．４ｅＶ，約０．６６ｅＶ）ので、より長波長のレーザを適用することが可能となる。よって紫外光レーザのみならず、例えばλ１が約７７５ｎｍ以下（約１．６ｅＶ以下）の可視光レーザを適用することも可能となる。
【００３８】
以上のような組み合わせとして適用された熱吸収層４に対して第１のパルスレーザビームＥ１を照射すると、熱吸収層４はそのレーザエネルギーを吸収し、それにより励起された電子が基底状態に戻る際に、その励起されたエネルギーを熱として放出する。よって、熱吸収層４において発生した熱を金属薄膜３へ伝導させることにより、金属薄膜３に対して第１の加熱処理を施すことが可能となる。
【００３９】
ここで図３は、基板１上に、絶縁層２（ＳｉＯX：膜厚１００ｎｍ）、金属薄膜３（Ａｌ：膜厚５００ｎｍ〜１ｕｍ）および熱吸収層４（ＴｉＯ2：膜厚５０〜１００ｎｍ）を形成し、熱吸収層４に対して第１のパルスレーザ（ＸｅＣｌエキシマレーザ：λ１＝３０８ｎｍ，パルス幅１５０ｎｓ）を照射した場合の熱伝導シミュレーション結果の一例を表したものであり、第１のパルスレーザビームＥ１照射後の各界面における温度の時間変化で示している。この図において、表面とは最上層である熱吸収層４の表面を、３−４界面とは金属薄膜３と熱吸収層４との界面を、２−３界面とは絶縁層２と金属薄膜３との界面を、１−２界面とは基板１と絶縁層２との界面を示している。
【００４０】
このように、まず表面の温度が上昇し（Ｐ１）、熱吸収層４で吸収した熱が金属薄膜３（３−４界面および２−３界面）に伝導している（Ｐ２）ことが分かる。また、金属の熱伝導は一般に大きいため、金属薄膜３においては、第１のパルスレーザビームＥ１照射中および照射後はほぼ同じ温度であり、レーザビーム照射が終了した後（１５０ｎｓ以降）も、融点近傍の温度（９００Ｋ）になっている。さらに、金属薄膜３下層の絶縁膜２は熱容量が大きいので、基板１へは熱が伝導せず、基板１自体は加熱されないことが分かる。よって、一般に高温の熱プロセスには適用できないガラス材料やプラスチック材料などによっても、基板１を形成することが可能となる。なお、この例の場合、基板１の温度が最高で５００Ｋを超えてしまっているが、絶縁層２の膜厚を調節し、厚くすれば基板１の温度がさらに下がるように設定することも可能である。つまり、基板１の耐熱温度に応じて絶縁層２の厚さを設定することが可能である。なお、前述のように、一般的にはガラス材料やプラスチック材料からなる基板においては２００度以下の熱プロセスであることが望ましく、基板の温度をそのように設定することも可能である。
【００４１】
次に図４は、図３と同様の条件の熱伝導シミュレーションにおいて、２−３界面が金属薄膜３の融点に達するのに必要なパルスレーザビームのエネルギーを閾値エネルギーと定義した際の、閾値エネルギーの金属薄膜３における膜厚依存性の一例を表したものである。金属薄膜３の膜厚が大きくなると体積も大きくなるため、閾値エネルギーの値も増加することが分かる。よって、逆に金属薄膜３の厚さに応じて、パルスレーザビームのパルス幅や照射回数などを調整して設定することにより、金属薄膜３に対して任意の閾値エネルギーを供給することが可能となる。以後の例の場合も同様である。なお、この図におけるプロットは、熱吸収層４の膜厚依存性も示しており、熱吸収層４の膜厚が５０ｎｓの場合と１００ｎｓの場合とで閾値エネルギーの値が変わらない（プロットが重なっている）ことから、閾値エネルギーの値は熱吸収層４の膜厚には依存しないことが分かる。
【００４２】
次に、実際に図３と同様の条件にてこの構造にレーザを照射したところ、金属薄膜３を溶融するエネルギーにおいては、１０回照射において最大で１０ｕｍ以上、平均で３ｕｍを越えるＡｌ薄膜の大結晶粒が得られた。一方、金属薄膜３を溶融しないエネルギーにおいては、５００回照射で同様の結果（図５に示したＰ４）が得られることが分かった。
【００４３】
このようにして、図２に示したように、（数１を満たす熱吸収層４と第１のパルスレーザの組み合わせで）熱吸収層４に対して第１のパルスレーザビームＥ１を照射することにより金属薄膜３に対して第１の加熱処理を施し、金属薄膜３を再結晶化させ、金属薄膜３中に大型結晶（上記のように平均３ｕｍ以上）を得ることができる。
【００４４】
ただし、以上のような方法にて形成された金属薄膜結晶は、結晶粒分布が大きく、結晶の位置が制御できていないので、金属配線とした際に、配線上など望まない位置に粒界３重点が形成されてしまう可能性がある。また、前述のようにこの粒界３重点はＥＭを引き起こす要因となり得る。そこで、位置制御を行いながら、金属薄膜３の結晶成長を行う必要がある。以下、図２に続く金属薄膜の形成方法の工程を説明する。
【００４５】
まず、図６および図７に示したように、熱吸収層４を、位置制御を行うための（例えば、金属薄膜３において金属配線を形成するための）所定の形状にパターニングする。所定の形状へのパターニングは、例えばフォトリソグラフィ法などによって行う。このようにして、熱吸収層４の一部において、金属薄膜３を露出させる。なお、図７は、図６における薄膜基板の上視図である。
【００４６】
続いて、図８に示したように、熱吸収層４が残っている領域（例えば、Ｐ５，Ｐ７）および金属薄膜３が露出した領域（例えば、Ｐ６）に対して第２のパルスレーザビームＥ２を照射することにより、前述の第１の加熱処理と同様に、金属薄膜３に対して第２の加熱処理を施す。ここで、第１の加熱処理と同様、熱吸収層４のバンドギャップと第２のパルスレーザビームＥ２の波長との関係は、第２のパルスレーザビームの波長をλ２［ｎｍ］とすると、Ｅｇおよびλ２は数２の関係を満たす。つまり、数２の関係を満たすようにすれば、熱吸収層４および第２のパルスレーザとして、様々な材料およびレーザを適用することが可能である。
【００４７】
【数２】
2006012975.tif 000004
【００４８】
この際、熱吸収層４が残っている領域においては、前述の第１の加熱処理と同様に熱吸収層４がレーザエネルギーを吸収し、それにより発生した熱を金属薄膜３へ伝導させることにより、金属薄膜３に対して第２の加熱処理を施すことができる。一方、金属薄膜３が露出した領域においては、金属薄膜３はレーザビームを反射し、レーザエネルギーを吸収しないので、この領域の金属薄膜３に対しては第２の加熱処理を施すことができない。
【００４９】
よって、図８に示したように、熱吸収層４が残っている領域は高温領域（（例えばＰ５，Ｐ７においては、温度がＴＨとなっている）となり、金属薄膜３が露出した領域は低温領域（例えばＰ６においては、温度がＴＬとなっている）となる。つまり、選択的に形成された熱吸収層４の形状に応じて、金属薄膜３を選択的に温度設定することが可能となる。
【００５０】
よって、図８および図９に示したように、第１の加熱処理によって得られた金属薄膜３中の大型結晶のうち金属薄膜３が露出した領域（低温領域）における結晶が、第２の加熱処理により結晶核５として面内方向に成長する。なお、図９は、図８における薄膜基板の上視図である。
【００５１】
このようにして、図１０（Ａ）に示したように、第２の加熱処理により金属薄膜３が露出した領域において、結晶核５が面内方向に成長した金属薄膜３が形成されると共に、このような金属薄膜３を備えた薄膜基板が形成される。よって、図１０（Ｂ）に示したように上視すると、積層面において選択的に形成された熱吸収層４の形状に基づいた態様で各結晶が成長するので、例えばＬ１とＬ２との間を金属配線として形成すれば、前述の粒界３重点が存在しにくい金属配線を形成することができ、ＥＭ耐性を向上させることが可能となる。
【００５２】
なお、このようにして形成された金属薄膜３を備えた薄膜基板においては、前述のように通常の層間絶縁膜として使用される材料などを熱吸収層４として適用可能なので、特に熱吸収層４をこの後除去する必要はない。よって、通常は薄膜基板上には、熱吸収層４が形成されたままになっているが、例えば図１１に示したように、その後熱吸収層４を例えばドライプロセスなどにより除去するようにしてもよい。この場合、熱吸収層４のみならず、金属薄膜３が露出した領域においても金属薄膜３が剥離され、この領域の形状に従って凹部６が形成されることになる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態の金属薄膜の形成方法または薄膜基板によれば、基板１上に金属薄膜３を形成し、金属薄膜３上に熱エネルギーを吸収する熱吸収層４を形成し、熱吸収層４に対して第１のパルスレーザビームＥ１を照射することにより金属薄膜３に対して第１の加熱処理を施して金属薄膜３を再結晶化し、熱吸収層４を所定の形状にパターニングし、基板全面に対してさらに第２のパルスレーザビームＥ２を照射することにより、金属薄膜３に対して高温領域および低温領域を有する選択的な温度分布で第２の加熱処理を施し、低温領域を核として、金属薄膜３を面内において熱吸収層４の形状に基づいた態様で再結晶化するようにしたので、これにより粒界３重点が存在しにくい金属配線を形成することができ、ＥＭ耐性が優れ、高信頼性を有する金属配線を形成することが可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態の金属薄膜の形成方法または薄膜基板によれば、基板１と金属薄膜３との間に絶縁層２を形成するようにしたので、基板の材料によらず、例えば通常、高温の熱プロセスには適用できないガラス材料やプラスチック材料などからなる基板にも適用することが可能となる。また、基板１の耐熱温度に応じて、この絶縁層２の厚さを設定するようにした場合、基板１への熱伝導の影響を調整することができ、さらに基板の材料によらずに、ＥＭ耐性が優れ、高信頼性を有する金属配線を形成することが可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態の金属薄膜の形成方法または薄膜基板によれば、金属配線のＥＭ耐性を向上させることにより、配線の信頼性を確保するための許容電力量を大きくすることができ、これにより従来に比べて配線幅を小さくすることが可能なので、集積度を増加させることが可能となる。
【００５６】
さらに、本実施の形態の金属薄膜の形成方法または薄膜基板によれば、熱吸収層４ならびに第１および第２のパルスレーザは、数１および数２の関係を満たせばよいので、目的や用途に応じて、様々な種類の材料やレーザに適用することが可能となる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、基板１への熱伝導の影響を抑制するために、基板１と金属薄膜３との間に絶縁層２を形成する場合の例で説明してきたが、例えばＳｉ基板など高温の熱プロセスにも適用可能な基板の場合には、図１２に示したように基板１と金属薄膜３との間に絶縁層２を形成せず、基板１上に直接金属薄膜３を形成するようにしてもよい。このような構成にした場合、絶縁層２を形成する必要がなくなるので、金属薄膜の形成方法を簡素化することができ、低コスト化を図ることが可能となる。
【００５８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５９】
上記第１の実施の形態においては、ＥＭ耐性が優れ、高信頼性を有する金属薄膜の形成方法およびそのような金属薄膜を備えた薄膜基板について説明したが、本実施の形態では、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性が優れ、高信頼性を有する多層配線およびそのような多層配線を備えた薄膜基板について説明する。なお、説明の簡潔化を図るため、以下、第１の実施の形態と同様の部位については、同じ符号を付して説明する。
【００６０】
図１３ないし図１８は、本実施の形態に係る多層配線の形成方法を説明するための図である。
【００６１】
まず、図１３（Ａ）に示したように、Ｓｉやガラス材料、プラスチック材料などから形成された基板１の表面上に、第１の実施の形態と同様にして、第１の絶縁層２１を形成する。第１の絶縁層２１は、例えば厚さが１００ｎｍのＳｉＯXを、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成する。
【００６２】
続いて、図１３（Ｂ）に示したように、第１の絶縁層２１上に、第１の実施の形態と同様にして、第１の金属薄膜３１を形成する。第１の金属薄膜３１は、例えば厚さが１００ｎｍ〜１ｕｍ程度のＡｌを、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成する。この第１の金属薄膜３１は、Ａｌの他に、例えばＣｕや、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金なども適用可能である。
【００６３】
続いて、図１３（Ｃ）に示したように、第１の金属薄膜３１上に、第１の実施の形態と同様にして、第１の熱吸収層４１を形成する。第１の熱吸収層４１は、例えば厚さが５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のＴｉＯ2を、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成する。この第１の熱吸収層４１は、ＴｉＯ2の他に、例えばＳｉＯXやＴｉＯＮなどの絶縁性材料も適用可能である。
【００６４】
続いて、図１４に示したように、第１の実施の形態と同様にして、第１の熱吸収層４１に対して第１のパルスレーザビームＥ１を照射することにより、第１の金属薄膜３１に対して第１の加熱処理を施す。この第１の加熱処理では、例えば第１のパルスレーザとしてＸｅＣｌエキシマレーザを用い、例えばパルス幅を１５０ｎｓで第１の熱吸収層４１の表面に対して照射する。
【００６５】
ここで、第１の実施の形態と同様、第１の熱吸収層４１のバンドギャップと第１のパルスレーザビームＥ１の波長との関係は、第１の熱吸収層４１のバンドギャップをＥｇ１［ｅＶ］、第１のパルスレーザビームの波長をλ１［ｎｍ］とすると、Ｅｇ１およびλ１は数３の関係を満たす。つまり、数３の関係を満たすようにすれば、第１の熱吸収層４１および第１のパルスレーザとして、様々な材料およびレーザを適用することが可能である。
【００６６】
【数３】
2006012975.tif 000005
【００６７】
このようにして、第１の熱吸収層４１に対して第１のパルスレーザビームＥ１を照射することにより、第１の金属薄膜３１に対して第１の加熱処理を施し、第１の金属薄膜３１を再結晶化させることで、第１の実施の形態と同様に、第１の金属薄膜３１中に大型結晶（平均３ｕｍ以上）を得ることができる。
【００６８】
なお、図１５に示したように、第１の加熱処理を施す前に、第１の実施の形態における第２の加熱処理時と同様、第１の熱吸収層４１を所定の形状にパターニングしておき、この状態で第１の加熱処理を施すことにより、積層面において選択的に形成された第１の熱吸収層４１の形状に基づいた態様で結晶成長させるようにしてもよい。
【００６９】
続いて、図１６（Ａ）に示したように、第１の熱吸収層４１上にさらに第２の絶縁層２２を形成する。第２の絶縁層２２は、第１の絶縁層２１と同様に、例えば厚さが１００ｎｍのＳｉＯXを、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成する。
【００７０】
続いて、図１６（Ｂ）に示したように、第１の熱吸収層４１および第２の絶縁層２２を、ビアホールを形成するための所定の形状に基づいてパターニングする。所定の形状へのパターニングは、例えばフォトリソグラフィ法などによって行う。このようにして、第１の金属薄膜３１の一部を露出させ、ビアホール７を形成する。
【００７１】
続いて、図１６（Ｃ）に示したように、第２の絶縁層２２上にさらに第２の金属薄膜３２および第２の熱吸収層４２を形成し、ビアホール７を介して第１の金属薄膜３１と第２の金属薄膜３２とを電気的に接続する。なお、第２の金属薄膜３２は、第１の金属薄膜３１と同様に、例えば厚さが１００ｎｍ〜１ｕｍ程度のＡｌを、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成する。この第２の金属薄膜３２も、Ａｌの他に、例えばＣｕや、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金なども適用可能である。また、第２の熱吸収層４２は、第１の熱吸収層４１と同様に、例えば厚さが５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のＴｉＯ2を、例えばＣＶＤ法またはスパッタリング法により形成する。この第２の熱吸収層４２も、ＴｉＯ2の他に、例えばＳｉＯXやＴｉＯＮなどの絶縁性材料も適用可能である。
【００７２】
続いて、図１７に示したように、第２の熱吸収層４２に対して第２のパルスレーザビームＥ２を照射することにより、前述の第１の加熱処理と同様に、第２の金属薄膜３２およびビアホール７に対して第２の加熱処理を施す。ここで、第１の加熱処理と同様、第２の熱吸収層４２のバンドギャップと第２のパルスレーザビームＥ２の波長との関係は、第２の熱吸収層４２のバンドギャップをＥｇ２［ｅＶ］、第２のパルスレーザビームの波長をλ２［ｎｍ］とすると、Ｅｇ２およびλ２は数４の関係を満たす。つまり、数４の関係を満たすようにすれば、第２の熱吸収層４２および第２のパルスレーザとして、様々な材料およびレーザを適用することが可能である。
【００７３】
【数４】
2006012975.tif 000006
【００７４】
ここで、ビアホール７が形成されていない領域に対して、ビアホール７が形成されている領域は、第１の金属薄膜３１と接続している分、金属薄膜の膜厚が大きいことになる（図１７に示したように、ビアホール７が形成されていない領域の金属薄膜の膜厚Ｄ１＜ビアホール７が形成されている領域の金属薄膜の膜厚Ｄ２となっている）。
【００７５】
よって、図１７に示したように、ビアホール７が形成されていない領域は高温領域（（例えばＰ８，Ｐ１０においては、温度がＴＨとなっている）となり、ビアホール７が形成されている領域は低温領域（例えばＰ９においては、温度がＴＬとなっている）となる。よって、第１の加熱処理によって結晶成長した第１の金属薄膜３１における金属結晶は溶融せず、第２の加熱処理によりこの領域（低温領域）を結晶核として矢印Ｘで示した方向に成長するので、ビアホール７において粒界３重点が形成されにくくすることができる。
【００７６】
このようにして、第１の実施の形態と同様に、多層配線におけるビアホール７においても粒界３重点が形成されにくくすることができ、これにより多層配線およびこのような多層配線を備えた薄膜基板のＥＭ耐性およびＳＭ耐性を向上させることが可能となる。
【００７７】
なお、このようにして形成された多層配線を備えた薄膜基板において、第１の熱吸収層４１および第２の熱吸収層４２は、第１の実施の形態と同様、特に除去する必要はない。よって、通常は薄膜基板上には、第１の熱吸収層４１および第２の熱吸収層４２が形成されたままになっているが、例えば図１８に示したように、その後第２の熱吸収層４２を例えばドライプロセスなどにより除去（図１８（Ａ））したり、あるいは第２の絶縁層２２を形成する前（第１の加熱処理後）に、第１の熱吸収層４１をやはり例えばドライプロセスなどにより除去（図１８（Ｂ））にするようにしてもよい。
【００７８】
以上のように、本実施の形態の多層配線の形成方法または薄膜基板によれば、基板１上に第１の金属薄膜３１を形成し、第１の金属薄膜３１上に熱エネルギーを吸収する第１の熱吸収層４１を形成し、第１の熱吸収層４１に対して第１のパルスレーザビームＥ１を照射することにより第１の金属薄膜３１に対して第１の加熱処理を施し、これにより第１の金属薄膜３１を再結晶化し、第１の熱吸収層４１上にさらに第２の絶縁層２２を形成し、第１の熱吸収層４１および第２の絶縁層をパターニングしてビアホール７を形成し、第２の絶縁層２２上に第２の金属薄膜３２を形成し、ビアホール７を介して第１の金属薄膜３１との間を電気的に接続し、第２の金属薄膜３２上に熱エネルギーを吸収する第２の熱吸収層４２を形成し、記第２の熱吸収層４２に対して第２のパルスレーザビームＥ２を照射することにより第２の金属薄膜３２およびビアホール７に対して第２の加熱処理を施し、第１の金属薄膜３１においてビアホール７と接した領域を核として、第２の金属薄膜３２を再結晶化するようにしたので、これにより粒界３重点が存在しにくいビアホールを形成することができ、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性が優れ、高信頼性を有する多層配線を形成することが可能となる。
【００７９】
また、本実施の形態の多層配線の形成方法または薄膜基板によれば、基板１と第１の金属薄膜３１との間に第１の絶縁層２１を形成するようにしたので、基板の材料によらず、例えば通常、高温の熱プロセスには適用できないガラス材料やプラスチック材料などからなる基板にも適用することが可能となる。また、基板１の耐熱温度に応じて、この第１の絶縁層２１の厚さを設定するようにした場合、基板１への熱伝導の影響を調整することができ、さらに基板の材料に種類によらずに、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性が優れ、高信頼性を有する多層配線を形成することが可能となる。
【００８０】
また、本実施の形態の多層配線の形成方法または薄膜基板によれば、多層配線間を電気的に接続するビアホール７のＥＭ耐性およびＳＭ耐性を向上させることにより、配線の信頼性を確保するための許容電力量を大きくすることができ、これによりビアホールの面積を小さくすることが可能となる。また、ビアホール７の信頼性が向上することにより、従来のようにビアホール周囲に傾斜部を形成することが不要となり、装置の集積度を増加させることが可能となる。
【００８１】
さらに、本実施の形態の多層配線の形成方法または薄膜基板によれば、第１の熱吸収層４１および第２の熱吸収層４２、ならびに第１および第２のパルスレーザは、数３および数４の関係を満たせばよいので、目的や用途に応じて、様々な種類の材料やレーザに適用することが可能となる。
【００８２】
なお、本実施の形態においては、基板１への熱伝導の影響を抑制するために、基板１と第１の金属薄膜３１との間に第１の絶縁層２１を形成する場合の例で説明してきたが、例えばＳｉ基板など高温の熱プロセスにも適用可能な基板の場合には、第１の実施の形態と同様、図１９に示したように基板１と第１の金属薄膜３１との間に第１の絶縁層２１を形成せず、基板１上に直接第１の金属薄膜３１を形成するようにしてもよい。このような構成にした場合、第１の絶縁層２１を形成する必要がなくなるので、多層配線の形成方法を簡素化することができ、低コスト化を図ることが可能となる。
【００８３】
以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、これらの実施の形態では、パルスレーザとしてエキシマレーザを用いて加熱処理を施す例で説明してきたが、エキシマレーザ以外のレーザを用いて加熱処理を施すようにしてもよい。また、パルスレーザとして、パルス幅が１５０ｎｓである場合の例で説明してきたが、例えば一般的に用いられているパルス幅が３０ｎｓのものなど、他のパルスレーザを用いるようにしてもよい。さらに、パルスレーザビームを表面に対して一様に照射する面ビームの例で説明してきたが、所望の部分に一括して照射できるものであれば、例えば線ビームなど他のタイプのパルスレーザビームを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る金属薄膜の形成方法の主要な工程の一部を表した断面図である。
【図２】図１に続く第１の加熱処理工程を表した断面図である。
【図３】パルスレーザビーム照射後の各界面における温度の時間変化の一例を表した図である。
【図４】２−３界面における閾値エネルギーの金属薄膜における膜厚依存性の一例を表した図である。
【図５】金属薄膜結晶における結晶サイズのパルスレーザビーム照射回数依存性の一例を表した図である。
【図６】図２に続く工程を表した断面図である。
【図７】図６における薄膜基板の上視図である。
【図８】図６に続く第２の加熱処理工程を表した断面図である。
【図９】図８において金属薄膜中の結晶核の面内方向成長を表した上視図である。
【図１０】面内方向成長した金属薄膜中の結晶を表した模式図である。
【図１１】第１の実施の形態において熱吸収層が除去された場合の薄膜基板の構造を表した断面図である。
【図１２】第１の実施の形態において絶縁層を形成しない場合の薄膜基板の構造を表した断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る多層配線の形成方法の主要な工程の一部を表した断面図である。
【図１４】図１３に続く第１の加熱処理工程を表した断面図である。
【図１５】図１３に続く第１の加熱処理工程の他の例を表した断面図である。
【図１６】図１４に続く工程を表した断面図である。
【図１７】図１６に続く第２の加熱処理工程を表した断面図である。
【図１８】第２の実施の形態において熱吸収層が除去された場合の薄膜基板の構造を表した断面図である。
【図１９】第２の実施の形態において第１の絶縁層を形成しない場合の薄膜基板の構造を表した断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１…基板、２…絶縁層、２１…第１の絶縁層、２２…第２の絶縁層、３…金属薄膜、３１…第１の金属薄膜、３２…第２の金属薄膜、４…熱吸収層、４１…第１の熱吸収層、４２…第２の熱吸収層、５…結晶核、６…凹部、７…ビアホール、Ｅ１…第１のパルスレーザビーム、Ｅ２…第２のパルスレーザビーム。
【図１】
2006012975.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006012975.tif 000026
【図１４】
2006012975.tif 000027
【図１５】
2006012975.tif 000028
【図１６】
2006012975.tif 000029
【図１７】
2006012975.tif 000030
【図１８】
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【図１９】
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